消聲器聲學(xué)性能計(jì)算的數(shù)值模態(tài)匹配法.pdf

1、消聲器廣泛應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)進(jìn)排氣噪聲控制，其聲學(xué)特性的計(jì)算與分析是消聲器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。三維解析方法只適用于計(jì)算橫截面形狀規(guī)則的消聲器的聲學(xué)性能；數(shù)值方法不受幾何形狀限制，可以計(jì)算任意形狀消聲器的聲學(xué)特性，但是對(duì)于高頻性能的計(jì)算，數(shù)值方法受網(wǎng)格尺寸以及計(jì)算機(jī)性能的限制。鑒于此，本文研究數(shù)值模態(tài)匹配法用于計(jì)算和分析任意形狀橫截面的消聲器的聲學(xué)特性。
　　論文介紹了應(yīng)用數(shù)值模態(tài)匹配法計(jì)算消聲器內(nèi)部三維聲場問題的基本過程，將二維有限元法應(yīng)用于求

2、解消聲器的橫向模態(tài)，使用模態(tài)匹配法求解消聲器的傳遞損失。應(yīng)用數(shù)值模態(tài)匹配法計(jì)算并分析了膨脹腔消聲器、穿孔管消聲器以及有流消聲器的聲學(xué)性能。將數(shù)值模態(tài)匹配法計(jì)算結(jié)果分別與三維有限元法計(jì)算結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了數(shù)值模態(tài)匹配法以及計(jì)算程序的正確性。比較了數(shù)值模態(tài)匹配法和三維有限元方法的計(jì)算時(shí)間，證明了數(shù)值模態(tài)匹配法的優(yōu)越性。進(jìn)而應(yīng)用數(shù)值模態(tài)匹配法研究了消聲器結(jié)構(gòu)參數(shù)、填充材料、均勻流以及高階模態(tài)對(duì)消聲器聲學(xué)特性的影響，從模態(tài)的角

3、度研究了消聲器聲學(xué)性能優(yōu)化方法。將消聲器進(jìn)出口管布置于高階模態(tài)的節(jié)線上，可以抑制該階模態(tài)的激發(fā)，從而拓寬消聲器的消聲頻帶。減小穿孔管孔徑或增大穿孔率，可以使穿孔管抗性和阻性消聲器模態(tài)激發(fā)頻率變高，進(jìn)而提高消聲器中高頻消聲性能。消聲器內(nèi)部填充吸聲材料的密度越大，穿孔管消聲器的整體消聲效果越好。均勻流馬赫數(shù)越大，穿孔管抗性消聲器在中高頻的消聲量越高，而阻性消聲器在整個(gè)頻帶內(nèi)的消聲性能越差。
　　對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)消聲器，提出了基于子域劃分的

4、耦合處理方法。其基本思想是：將復(fù)雜結(jié)構(gòu)消聲器劃分成幾個(gè)子域，利用三維方法求解各個(gè)子域的傳遞矩陣或者阻抗矩陣，結(jié)合各個(gè)子域在公共交界面上的連續(xù)性條件，求解消聲器的整體傳遞矩陣和阻抗矩陣，進(jìn)而計(jì)算得到其傳遞損失。使用耦合處理方法計(jì)算雙腔消聲器的傳遞損失，并且與三維有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證該方法的正確性。
　　為了驗(yàn)證本文所提出的數(shù)值模態(tài)匹配法預(yù)測消聲器聲學(xué)性能的正確性，利用聲波分解法和兩負(fù)載法測量了無流狀態(tài)下兩種穿孔管消聲器的傳遞